Системы впрыска дизельных двигателей

Концептуально двигатели внутреннего сгорания – бензиновые и дизельные практически идентичны, но существует между ними ряд отличительных особенностей. Одной из основных является разное протекание процессов горения в цилиндрах. У дизеля топливо загорается от воздействия высоких температур и давления. Но для этого необходимо, чтобы дизтопливо подавалось непосредственно в камеры сгорания не только в строго определенный момент, но еще и под высоким давлением. И это обеспечивают системы впрыска дизельных двигателей.

Постоянное ужесточение экологических норм, попытки получить больший выход мощности при меньших затратах топлива обеспечивают появление все новых конструктивных решений в топливной системе дизеля.

Принцип работы у всех существующих видов впрыска дизеля идентичен. Основными элементами питания являются топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунка. В задачу первой составляющей входит нагнетание дизтоплива, благодаря чему давление в системе значительно повышается. Форсунка же обеспечивает подачу топлива (в сжатом состоянии) в камеры сгорания, при этом распыляя его для обеспечения лучшего смесеобразования.

Стоит отметить, что давление топлива напрямую влияет на качество сгорания смеси. Чем оно выше, тем дизтопливо лучше сгорает, обеспечивая больший выход мощности и меньшее содержание загрязняющих веществ в отработанных газах. И для получения более высоких показателей давления использовали самые разные конструктивные решения, что и привело к появлению разных видов систем питания дизеля. Причем все изменения касались исключительно указанных двух элементов – ТНВД и форсунок. Остальные же составляющие – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы, по сути, идентичны во всех имеющихся видах.

Типы дизельных систем питания

Дизельные силовые установки могут быть оснащены системой впрыска:

• с рядным насосом высокого давления;
• с насосами распределительного типа;
• с насос-форсунками;
• аккумуляторного типа (Common Rail).

Далее рассмотрим лишь некоторые особенности, которыми обладают указанные системы впрыска дизельных двигателей, а также их положительные и отрицательные качества.

С рядным насосом

Система питания с рядным ТНВД можно считать «родителем» всех остальных, поскольку она является первой, используемой на дизельных моторах. Но сейчас она уже считается устаревшей и практически не используется.

Рядный ТНВД на 8 форсунок

Изначально эта система была полностью механической, но после в ее конструкции начали использоваться электромеханические элементы (касается регуляторов изменения цикловой подачи дизтоплива).

Основная особенность этой системы заключена в насосе. В нем плунжерные пары (прецизионные элементы, создающие давление) обслуживали каждый свою форсунку (количество их соответствовало количеству форсунок). Причем эти пары размещались в ряд, отсюда и название.

К достоинствам системы с рядным насосом можно отнести:

• Надежность конструкции. Насос имел систему смазки, что обеспечивало узлу большой ресурс;
• Невысокая чувствительность к чистоте топлива;
• Сравнительная простота и высокая ремонтопригодность;
• Большой ресурс насоса;
• Возможность работы мотора при отказе одной секции или форсунки.

Но недостатки у такой системы более существенны, что и привело к постепенному отказу от нее и отданию предпочтения более современным. Негативными сторонами такого впрыска считаются:

• Невысокие быстродействие и точность дозировки топлива. Механическая конструкция просто не способна это обеспечить;
• Сравнительно невысокое создаваемое давление;
• В задачу ТНВД входит не только создание давления топлива, но еще и регулировка цикловой подачи и момент впрыска;
• Создаваемое давление напрямую зависит от оборотов коленчатого вала;
• Большие габариты и масса насоса.

Эти недостатки, и в первую очередь – невысокое создаваемое давление, привело к отказу от этой системы, поскольку она просто перестала вписываться в стандарты по экологичности.

С насосом распределенного типа

ТНВД распределенного впрыска стала следующим этапом в развитии систем питания дизельных агрегатов.

Изначально такая система была тоже механической и отличалась от описанной выше лишь конструкцией насоса. Но со временем в ее устройство добавили систему электронного управления, которая улучшила процесс регулировки впрыска, что позитивно сказалось на показателях экономичности мотора. Определенный период такая система вписывалась в стандарты экологичности.

Особенность этого типа впрыска сводилась к тому, что конструкторы отказались от использования многосекционной конструкции насоса. В ТНВД начала использоваться всего одна плунжерная пара, обслуживающая все имеющиеся форсунки, количество которых варьируется от 2 до 6. Для обеспечения подачи топлива на все форсунки, плунжер совершает не только поступательные движения, но еще и вращательные, которые и обеспечивают распределение дизтоплива.

ТНВД с насосом распределенного типа

Позже эта система добавилась новым типом насоса – роторным, у которого устанавливаются несколько плунжеров, но распределенная подача осталась. Это позволило увеличить создаваемое насосом давление.

К положительным качествам таких систем относились:

• Малые габаритные размеры и масса насоса;
• Лучшие показатели по топливной экономичности;
• Использование электронного управления повысило показатели системы.

К недостаткам же системы с насосом распределенного типа относятся:

• Небольшой ресурс плунжерной пары;
• Смазка составных элементов осуществляется топливом;
• Многофункциональность насоса (помимо создания давления он еще управляется подачей и моментом впрыска);
• При отказе насоса система прекращала работать;
• Чувствительность к завоздушиванию;
• Зависимость давления от оборотов двигателя.

Широкое распространение такой тип впрыска получил на легковых авто и небольшом коммерческом транспорте.

Насос-форсунки

Насос-форсунки можно считать отдельной веткой в дизельных системах питания, поскольку в конструкции ТНВД как таковой не используется.

Особенность этой системы заключена в том, что форсунка и плунжерная пара объединены в единую конструкцию. Привод секции этого топливного узла осуществляется от распределительного вала.

Примечательно, что такая система может быть как полностью механической (управление впрыском осуществляется рейкой и регуляторами), так и электронной (используются электромагнитные клапаны).

Некой разновидностью этого типа впрыска является использование индивидуальных насосов. То есть для каждой форсунки предусматривается своя секция, приводимая в действие от распределительного вала. Секция может располагаться непосредственно в ГБЦ или быть вынесенной в отдельный корпус. В такой конструкции используются обычные гидравлические форсунки (то есть, система механическая). В отличие от впрыска с ТНВД, магистрали высокого давления – очень короткие, что позволило значительно увеличить давление. Но такая конструкция особого распространения не получила.

К положительным качествам насос-форсунок питания можно отнести:

• Значительные показатели создаваемого давления (самые высокие среди всех используемых типов впрыска);
• Небольшая металлоемкость конструкции;
• Точность дозировки и реализации многократного впрыска (в форсунках с электромагнитными клапанами);
• Возможность работы двигателя при отказе одной из форсунок;
• Замена поврежденного элемента не сложная.

Но имеются в таком типе впрыска и недостатки, среди которых:

• Неремонтопригодность насос-форсунок (при поломке требуется их замена);
• Высокая чувствительность к качеству топлива;
• Создаваемое давление зависит от оборотов двигателя.

Насос-форсунки получили широкое распространение на коммерческом и грузовом транспорте, а также эту технологию использовали некоторые производители легковых авто. Сейчас она не очень часто используется из-за высокой стоимости обслуживания.

Common Rail

Аккумуляторная система (Common Rail) пока является самой совершенной в плане экономичности. Также она полностью вписывается в последние стандарты экологичности. К дополнительным «плюсам» можно отнести ее применяемость на любых дизельных двигателях, начиная от легковых авто и заканчивая морскими судами.

Система впрыска Common Rail

Особенность ее заключена в том, что многофункциональность ТНВД не требуется, и в его задачу входит только нагнетание давления, причем не для каждой форсунки отдельно, а общую магистраль (топливную рампу), а уже от нее дизтопливо подается на форсунки.

При этом топливные трубопроводы, между насосом, рампой и форсунками имеют сравнительно небольшую длину, что позволило повысить создаваемое давление.

Управление работой в этой системе осуществляется электронным блоком, что значительно увеличило точность дозировки и скорость работы системы.

Положительные качества Common Rail:

• Высокая точность дозировки и использование многорежимного впрыска;
• Надежность ТНВД;
• Нет зависимости значения давления от оборотов мотора.

Негативные же качества у этой системы такие:

• Чувствительность к качеству топлива;
• Сложная конструкция форсунок;
• Отказ системы при малейших потерях давления из-за разгерметизации;
• Сложность конструкции из-за наличия ряда дополнительных элементов.

Несмотря на эти недостатки автопроизводители все больше отдают предпочтение Common Rail перед другими видами систем впрыска.

Завоздушивание топливной системы дизельного двигателя

Воздух может попадать в систему разными путями, но во всех случаях наблюдается подсос. Только устранив место втягивания, можно заняться развоздушиванием. Иначе система будет вновь и вновь хватать воздух.

Примечательно, что неисправность воздушной пробки может проявляться тоже по-разному. Двигатель может не запускаться после длительного простоя, или неисправность может напоминать о себе лишь изредка. Это объясняется тем, что сила подсоса может быть интенсивной или слабой. Но как бы это не происходило, со временем сложность усугубляется, и это приводит к полной остановке мотора.

Система питания дизеля

Вот основные признаки того, что система дизельного автомобиля завоздушена.

1. Мотор легко запускается, но его дальнейшая работа явно не вызывает доверия. Он хочет заглохнуть, обороты повышаются плохо, не стабильно. При нажатии на педаль газа наблюдаются провалы, ускорения не происходит.
2. Двигатель подтраивает, он трясётся после запуска сильнее обычного. Реакция на педаль акселератора вялая и замедленная.

Только визуальный осмотр элементов системы и грамотный анализ поступления солярки в цилиндры позволит определить завоздушивание системы и конкретное место подсоса. Вышеописанные признаки могут указывать и на другие неисправности, но, как правило, они демонстрируют наличие именно воздушной пробки. Симптомы эти – подсказка водителю, который должен проверить топливную систему.

Все дизельные моторы тянут воздух мимо впускного клапана. Это принцип работы силового агрегата, в котором горючее впрыскивается под высоким давлением. Количество солярки для впрыска образуется в зависимости от нагрузки, оборотов двигателя и внешнего температурного режима. В случае нарушения герметизации топливной системы дизельного двигателя, вся солярка должна пойти по обратному каналу в бак. Однако некоторая часть горючего остаётся в полости насоса, что даёт возможность мотору запуститься. В момент этого самого пуска и происходит подсос воздуха.

Как проверить подсос воздуха в топливной системе дизеля

Своими силами можно достаточно легко выяснить, насколько серьезна проблема, с которой вы столкнулись. Это важно, потому что до тех пор, пока вы имеете дело с проблемами в топливной магистрали, проблему можно устранить своими силами. Но если поломка кроется в ТНВД, без профессионального участия вам не обойтись.

1. Осмотрите топливную систему. Нужно пройти по всей топливной магистрали и подкапотному пространству. Внимательно осматривайте все стыки и соединения. Об утечке будут свидетельствовать подтеки топлива и жирные масляные пятна.

Бывают случаи, когда места пробоя никак себя не выдают, поэтому продолжаем анализ.

1. Отключите ТНВД. При работе с насосом будьте очень осторожны. Соблюдайте максимальную чистоту. Попадание любого мусора в систему неминуемо приведет к поломке агрегата. Отключите ТНВД от системы и подключите к импровизированному баку. Вам потребуется канистра на 3 литра и два отрезка шланга 0,5-1 м.
2. Присоедините подготовленные шланги к ТНВД (лучше через фильтры) и удаляем воздух из ТНВД, для этого нужно просто отсосать воздух через обратку.
3. Оставьте импровизированный бак над насосом на 3-5 часов, лучше – на ночь. Если двигатель после этих манипуляций запустился нормально, значит, ТНВД ищите подсос воздуха в топливопроводах.

Тестирование по выхлопу

Проверка выхлопа

Метод, придуманный ещё давно. Им пользуется большая часть опытных «дизелистов». Суть метода сводится к следующему.

1. Мотор на протяжении одной минуты прокручивается стартером, но не запускается.
2. Одновременно проверяется глушитель.

Если из него выходит дымок, то это указывает на поступление топлива в цилиндры, так как без горючего дыма не бывает. Если солярка идёт, значит, воздуха в системе нет.

Дым при этом может иметь сероватый оттенок, его бывает мало или много, сути это не меняет. С другой стороны, редко, но случается, что топливо в цилиндры не поступает, но дым продолжает идти. В этом случае нужно обратить внимание на цвет дыма. Если он синий, это указывает на попадание в цилиндры ДВС масла.

Таким образом, тестирование по выхлопу сводится к следующему: дым есть, хорошо, воздушная пробка отсутствует, дыма нет – однозначно, в системе воздух.

Первые признаки завоздушивания топливной системы

Есть несколько верных признаков, по которым даже обычный водитель может определить, что в систему попадает воздух. Они могут различаться, что несколько усложняет диагностику, но если знать все нюансы, то можно обнаружить проблему на ранних этапах ее возникновения:

1. Машина отлично запускается с утра, но при этом двигатель работает с перебоями. Плавают обороты, холостой ход нестабилен и периодически мотор как будто «запинается» и едва не глохнет.
2. Работа ДВС не отличается стабильностью – он троит, сильно вибрирует (можно заметить это, открыв капот), особенно это заметно после запуска. Также может наблюдаться вялая реакция на нажатие педали газа – машина начинает поднимать обороты с задержкой.
3. После того как автомобиль постоял какое-то время, нужно очень долго вращать стартер, чтобы двигатель начал работать. При этом будут заметны перебои в работе, как описано выше.
4. В определенный момент машина перестает заводиться вообще. Любые попытки запуска не дают эффекта.

Кстати!

Есть еще один верный признак – вам нужно резко тронуться с места с нажатием педали газа. Если дизель захлебывается на секунду-другую или даже глохнет, то в 90% случаев причиной будет именно подсос воздуха. Это связано с тем, что при резком ускорении лишний воздух в большом объеме попадает в цилиндры и провоцирует обеднение смеси, что и вызывает перебои в работе двигателя.

Тестирование на ТНВД и шлангах

Обратка топлива дизельного авто

1. Снимаются все трубки, подающие солярку и выкачивающие её из насоса. Устанавливаются новые шланги, обратные концы которых ставятся в любую ёмкость с соляркой, расположенную выше ТНВД (насос высокого давления).
2. Из штуцера слива нужно открутить болт.
3. С помощью шприца, вдетого в этот самый штуцер, выкачать воздух.
4. Завернуть болт, и запустить мотор буквально на 1-2 минуты.

Оставить машину на 6-7 часов, не трогать. После этого запустить двигатель, и сделать следующие выводы:

• при беспроблемном запуске и стабильной работе ДВС, сделать вывод, что повреждена топливная магистраль, ведь после выкачки воздуха, из новых шлангов и ёмкости горючее поступает нормально, подсоса нет;
• если сложности повторяются, двигатель троит и нестабильно работает или вовсе не запускается, значит, проблема в чём-то другом.

Снова выкачать воздух. Опустить ёмкость с соляркой ниже ТНВД. Оставить машину на несколько часов нетронутой. Запустить двигатель, и сделать следующие выводы:

• при нормальном функционирования ДВС, сделать вывод, что насос воздух не подсасывает, и сложность, видимо, связана с фильтром;
• если трудность повторяется, ничего не изменилось, значит, ТНВД явно неисправен, он интенсивно подсасывает воздух.

Заново выкачать воздух. Теперь надо пережать шланг, который соединяет обратный канал с насосом. Переждать несколько часов и сделать такие выводы:

• если никаких проблем больше не наблюдается, мотор нормально запускается, значит, проблема в обратном канале (он зажат, стоит только его открыть, воздух начнёт подсасывать);
• если проблема повторилась, опять сомнения падают на насос.

Одним словом, воздух в топливную систему дизеля может попадать разными способами, из нескольких точек. А общее количество потенциально опасных «окошек» будет зависеть от возраста автомобиля, условий эксплуатации и многого другого.

Подсос воздуха может происходить, как из линии подводящего шланга, так и из системы обратного канала. Точка завоздушивания может подразумевать не только места соединения, но и саму поверхность шланга. Металлическая часть ржавеет, образуется дырка, откуда и всасывается воздух.

Как проверить?

Чтобы убедиться в том, что причиной нестабильной работы двигателя является подсос воздуха, нужно визуально проанализировать поступление горючего в цилиндры. Для этого следует покрутить стартером двигатель около 20-30 секунд. Так мы заполним выпускной тракт газами, после чего произведем их анализ. Если с топливной системой не все в порядке, из трубы будет выходить небольшой объем дыма (обычно серого оттенка). Если же выхлоп имеет синевато-сизый оттенок, значит, в камеру сгорания попадает большой объем масла.

Удаление воздуха

Нужно действовать, как описано в таблице ниже.

Другие способы прокачки топливной системы дизельного двигателя

Итак, выше мы рассмотрели основной способ, как прокачать топливную систему дизеля. При этом многие специалисты и опытные автолюбители отдельно указывают, что в ряде случаев подобные попытки прокачать насос могут иметь серьезные последствия для системы питания.

Обратите внимание, причина таких опасений заключается в том, что если имеются механические повреждения, прокачка таким способом может нанести непоправимый ущерб. Давайте рассмотрим другие существующие способы.

• Прежде всего, ослабляется болт на магистрали обратной подачи топлива (так называемая «обратка»). Далее следует внимательно следить за тем, как будет выходить топливо. Если видны пузырьки воздуха, тогда это значит, что система завоздушена.

Если это так, можно взять простой насос для накачки шин или компрессор. Далее с топливного насоса снимается шланг, вместо него ставится шланг воздушного насоса. Основная идея в том, что происходит накачка, которая позволяет повысить давление в системе. Это давление дает возможность перекачать дизтопливо в топливный насос.

Рекомендуем также прочитать статью о том, почему возникает подсос воздуха в топливную систему дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете об основных признаках и причинах завоздушивания системы питания на дизелях, а также о способах диагностики и ремонта данной неисправности.

• Еще один способ прокачки можно охарактеризовать, как «бытовой», так как он предполагает использование домашнего пылесоса. Главное, чтобы устройство имело достаточную мощность.

Итак, сначала снимается топливный фильтр, просушивается его корпус. Затем отдельные элементы протираются, затем производится обратная сборка. Далее понадобится обнаружить два штуцера на корпусе фильтра. Один из штуцеров нужен для слива дизтоплива, а другой подойдет для прокачки.

Приготовив пылесос, также нужен обычный медицинский шприц и шланг длиной 30-40 см. Для этих целей рекомендуется использовать прозрачный тип шланга. Шприц вставляется в шланг, а другой конец шланга надевается на штуцер прокачки.

Далее из шприца вытаскивается поршень, а в шприц вставляется трубка пылесоса. Главное, добиться надежной фиксации и плотной посадки. Также места соединений можно уплотнить, надевая отрезки шлангов разного диаметра, наматывая изоленту и т.д.

Теперь можно немного открутить штуцер, после чего включается пылесос. Через несколько секунд в шприце можно будет увидеть желтоватую пену. Это и есть смесь солярки и воздуха. Дальнейшая прокачка сводится к тому, чтобы вместо пены шприц заполнило чистое дизтопливо.

Рассмотрим еще одно решение, позволяющее в некоторых случаях быстро прокачать топливную систему дизеля. Для этого достаточно полностью заполнить корпус топливного фильтра дизельным топливом, после чего двигатель запускается. Далее нужно дать мотору поработать на высоких оборотах, в результате чего происходит прокачка системы питания.

Профессиональные методы диагностики

Классический способ проверки герметичности данной системы – при помощи сжатого воздуха. Для этого понадобится небольшой объем топлива и мел. Последним нужно натереть трубки и шланги, по которым двигается горючее. Далее извлекается топливозаборник из бака и снимается фильтр грубой очистки. В топливозаборник подают сжатый воздух под давлением не более 0,5 кгс/см 2 . В домашних условиях такое давление можно взять из обычной шинной камеры или колеса. Далее осматриваются все трубки и шланги. Особое внимание уделяется местам соединения. Как показывает практика, в 80 процентах случаев причина кроется именно здесь. На таких участках мел потемнеет, поскольку топливо пойдет наружу.

Источник http://autoleek.ru/sistemy-dvigatelja/sistema-vpryska/sistemy-vpryska-dizelnyh-dvigatelej.html

Источник https://vmyatynnet.ru/neispravnosti/vozduh-v-toplivnoj-sisteme-dizelnogo-dvigatelya.html

Источник